퐁동실험 보고서

<풍동실험 보고서>

-익형 주위의 압력 측정

 

1. Suction Type, 흡입형 풍동을 구성하는 장치들의 역할.

 

-정류실의 허니컴

허니컴은 풍동에서 공기의 흐름을 교정하기(펴주기) 위하여 사용된다. 허니컴은 공기 흐름의 회전하는 양상으로 인해 만들어진 측면으로 향하는 속도를 최소화하기 위해 공기 주요 흐름의 축 상에 설치한다. 이러한 허니컴의 모양은 사각형이거나 원형, 육각형 모양이 있다. 허니컴은 공기의 회전을 줄이며 난류 정도를 낮추어준다.

 

 

-정류실의 메쉬스크린

풍동에서 메쉬스크린은 측정대상이 되는 물체에 동등하게 공기를 분배해줄 때 매우 중요한 역할을 한다. 메쉬 스크린은 팬으로 인해 발생한 회전하는 공기흐름을 부숴주어 균일하게 만들어 준다.

 

 

-수축노즐

 수축노즐은 보통 시험 구간의 상부에 설치되며, 두 가지 주요 목적으로 사용된다. 첫째로, 수축 노즐에서의 수축은 공기 흐름의 평균 속도를 증가시키며  따라서 압력이 손실되는 것을 방지하고 터널 효율을 증가시킨다. 둘째로, 공기의 전압이 수축노즐을 통과하는 동안 일정하게 유지되기 때문에, 속도의 변동 정도가 줄어든다. 즉 정류실에 더 적은 스크린을 사용할 수 있게 된다. 

2.실험 데이터 (압력계수 그래프)

그림2. 채널에 따른 압력계수(받음각 0도)

그림3. 채널에 따른 압력계수(받음각 -10도)

그림4. 채널에 따른 압력계수(받음각 10도)

3. 고찰

그림5. 익형모델의 압력계수 분포(유속=15m/s)[1]

 익형 모델의 상부 압력계수 합과 하부 압력계수 합의 차이가 받음각 -10도, 0도, 10도에서 각각 -5.74, 9.36, 17.25으로 나타난다. 압력계수가 양력에 영향을 미치는 유일한 인자라고 가정하면 일정 범위 내에서 받음각이 증가하면 익형의 양력성능도 증가함을 추측해볼 수 있다. 

 위 그림4.에서 X/C는 익형에서의 유체정체점을 X좌표에서의 영점으로 생각하여 채널별 해당 좌표부분을 익형 전체길이(C)로 나눈 무차원 값이다. 그림5.를 살펴보면 받음각이 20도일 때는 -5도에서 15도까지 보이고 있는 전형적인 모습을 따르고 있지 않다. 따라서 이번 풍동실험의 결과로 -10도에서 10도까지의 받음각에서만 압력변화를 추측해 볼 수 있을 것이다. 

 그림3.와 그림4.을 토대로 유체와 처음으로 만나는 지점에서 상부와 하부 압력계수의 차이가 가장 크고 뒤로 갈수록 차이가 줄어드는 것을 알 수 있다. 익형의 앞부분을 우측으로 보면 받음각 -10도일 때는 우측으로 갈수록 더 강하게 연직 아래로 양력의 영향을 받는다. 받음각 0도일 때는 익형 전체에 골고루 연직 위로 힘을 받는다. 받음각이 10도일 때는 우측으로 갈수록 연직 위로 향하는 힘을 더 강하게 받는 다는 것을 알 수 있다. 

 이번 실험의 결과에 가장 많은 영향을 주었던 것은 바로 익형 주변 압력 측정값의 심한 변동이었다. 데이터를 읽는 사람이 변동의 중간 값을 무엇으로 보는가에 따라 측정값이 달라질 수 있었기 때문이다. 압력 측정값기계에서 나온 데이터를 모두 기록해주는 프로그램을 이용해 중간 값을 찾아냈다면 좀 더 정확한 계수를 구할 수 있었을 것이다. 또 다른 영향을 줄만한 요소는, 기계가 노후하여 익형이 제대로 고정되어 있지 않았다는 것이다. 그러나 유속이 빠르지 않았기에 큰 영향은 주지 않아 그리 큰 영향을 미치지는 않았다.

 

참고문헌

[1] 양기훈, 최준섭, 정동양, 「공기 유속과 저항체 형태에 따른 압력계수 측정에 관한 풍동 실험」, 한국기술교육학회지, 6, 2006.07, 73pg.